KR890003169B1 - 초투습성 방수포의 제조방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

초투습성 방수포의 제조방법

본 발명은 통상의 방수, 투습 가공방법을 개선시킨 고도의 투습성을 부여하면서도 적정수준의 내수압과 접착력이 보장되는 코팅 가공포의 제조방법에 관한 것이다. 일반적으로 투습성과 방수성은 서로 상반된 물성으로서 투습성을 향상시킬 경우 방수성은 떨어지게 된다. 종래의 방수, 투습포를 제조하는 방법으로 많이 사용되는 것은 강도, 탄성, 유연성 등의 우수한 폴리우레탄 엘라스토머(Polyurethane elastomer)를 극성유기 용제에 용해시킨 코팅용액을 섬유에 도포한 후 수중에 침지하여 코팅피막을 응고시키고 수세를 통하여 친수성용제를 용출시킴으로써 피막에 미세공을 형성시키는 방법으로서 형성된 미세공의 크기는 수중기 보다는 크고 물방울 보다는 작기 때문에 투습성과 방수성이 동시에 부여되는 것이다. 그러나 폴리우레탄 코팅의 경우 내수압 1500mmH₂O이상을 부여할 경우 투습도는 4000-5000g/m².day가 한계로서 일상 활동에는 큰 문제가 없으나 마라톤이나 요트경기와 같은 격렬한 운동중에는 투습도가 낮아서 의복내 습도가 높아지므로 쾌적성이 나빠지는 요인이 되었다. 따라서 투습도 8000g/m².day 이상의 초투습성이 부여되는 소재의 개발이 필요하게 되었다.

이러한 초투습성 소재의 개발은 최근 아미노산(Amino acid)류를 중합하여 만든 코팅용 폴리아미노산 수지(Polyamino acid resin, 이하 폴리아미노산 수지를 "PAA"라 칭한다)가 개발됨으로써 가능해졌다. PAA는 단백질과 같은 알파 헬릭스(α-helix)구조를 하고 있고 헬릭스 체인 간에는 수소결합이 형성되어 있어 수중기에 대해 친화성을 가지고 있기 때문에 수분을 적극적으로 흡수, 발산하는 기능을 나타낸다.

또한, PAA수지를 습식 코팅하면 폴리우레탄 습식코팅과 같이 미세한 기공들이 형성되므로 이 두작용의 상승효과에 의해 고도의 투습성이 보장되는 것이다. 따라서 PAA수지가 초투습성을 가지는 두된 이유가 알파 헬릭스 구조이므로 코팅 용액 상태에서와 코팅후에 헬릭스 구조물 유지되어야 한다는 것을 알수 있다. 따라서 PAA수지는 광학활성이 있는 디-아이소머(D-isomer)혹은 엘-아미소모(L-isomer)를 단독으로 사용해야 하며, 이들이 혼용되어 사용되면 헬릭스 구조가 파괴되고 초투습성이 사라지는 문제가 있어서.

이하 본 발명에 대해 상세하게 설명한다.

본 발명에 사용된 기포는 Nylon 6이나 Nylon 66등의 폴리아미드계 합성섬유, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polythylene terephthalate, PET)로 대표되는 폴리에스테르계 합성섬유, 폴리에스테르/면, 폴리에스테르/레이온 등의 혼방직물이나 편물이 가능하다. 이들 기포는 염색후 코팅전에 발수와 시례(Cire)등의 전처리를 해 주는 것이 좋다.

본 발명에 사용된 PAA수지는 다음과 같이 제조되었다. 종래의 폴리팹티드(Polypeptide) 합성법으로는 아즈락톤공정(Azlactone procedure), 알파 할로아실 할라이드법(α-halcacyl halide method), 2-티오-5-티아졸리든법(2-thio-5-thiazolidone method) 등이 있으나 이들은 라세미제이션(recemization)이 일어나 광학활성이 사라지는 결점이 있다. 따라서 최근에는 라세미제이션이 일어나지 않고 광학순도가 유지되는 NCA법이 많이 이용되고 있다.

NAC를 만드는 방법으로는 아미노산과 포스겐(Phosgene)을 불합성 유기용제속에서 반응시켜 4-치환-옥사졸리딘-2,5-디온(4-substituded oxazolidine-2,5-dione)즉, N-카복시-알파아미노산 무수물(N-carboxy -α-aminc acid anhydride, 이하 "NAC"라 칭함)을 합성하는 폭스-파딩법(Fuchs-Farthing method)을 이용하였다. NCA는 반응성이 좋아서 활성수소를 가진 화합물과 쉽게 반응하므로 이를 개시제로 하여 개환 축중합이 이루어진다. 활성수소 화합물에는 물, 알코올, 아민류 등이 있는데 통상아민류가 많이 쓰이고 있다. PAA는 극성 유기용매 중에서 호로지너스(homogeneous)한 용액 중합으로 중합된다.

이때 폴리이소시아네이트 프레플리머(Polyisocyanate prepolymer)를 같이 첨가하여 PAA-PU(폴리우레탄) 공중합물을 만들수도 있으나 PU의 비율이 커지면 PAA의 물성이 저하되므로 30%이내에서 공중합해 주는 것이 좋다. 본 발명에서 얻어진 PAA수지는 폴리-감마-메틸-디-클루타메이트(Poly-γ-methyl-D-glutamate, 이하 "PMG"라 칭함)로서 아미노산에 감마-메틸-디-클루타민산(γ-methyl-D-glutamic acid)을 사용하고 개시제어 트리에틸아민(triethyl amine), 극성 유기용제에 DMF를 사용하여 얻은 중합도 3000이상, 점도 3000 CPS(25℃)의 유동성 수지이다. 위 PMG를 사용하여 습식 코팅해주면 표면 평활성이 우수한 방수, 투습포지가 얻어지는데 PMG는 PU보다 피막 응고 속도가 빠르고 기공의 크기가 크므로 투습도는 우수하지만 내수압과 접착력이 떨어지는 결점이 생긴다. 따라서 표면 기공의 크기를 조절해 주는 음이온 계면활성제와 폴리이소시아네이트 프레폴이머를 첨가하여 내수입과 접착력을 향상시킬 수 있는데 폴리이소시아네이트의 첨가량이 증가하면 내수압과 접착력은 향상되지만 투습도는 감소하는 단점이 있었으나, 본 발명에서는 폴리이소시아네이트에 의한 투습성의 감소는 주로 메인(main) 코팅층의 경화에 의한 것이고 접착력이 향상되는 것은 베이스(base) 코팅층에 첨가되는 폴리이소시아네이트의 작용 때문인 것을 발견하고 베이스와 메인 코팅층에 첨가되는 폴리이소시아네이트의 함량을 다르게 하면 내수압, 투습도, 접착력이 동시에 만족되는 초투습성 의류를 만들수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하게 되었다. 여기서 폴리이소시아네이트를 그대로 사용하면 습식 응고 및 수세 과정에서 물과 반응하여 접착력의 향상에 기여하지 못하므로 폴리이소시아네이트의 활성 폴리이소시아네이트를 블로킹(bolcking)한 것을 접착제로 사용하여야 한다. 이렇게 하면 100℃이하에서는 이소시아네이트기의 활성이 없어져 물과의 반응이 방지되고 건조 및 큐어링(curing)단계에서 블로킹제가 떨어져 나와 경화반응이 일어자게 되어 접착력이 향상된다.

본 발명에 사용될 수 있는 폴리이소시아네이트류에는 톨루엔-2,4-디이소시아네이트(toluene-2,4-diisocyanate2,4-TDI), 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트(4,4'-diphenylmethane diisocyanate 4,4'-MDI), 2,4'-MDI2,2'-MDI, 나프탈렌-1,5-디이소시아네이트(Naphthalene-1,5-diisocyanate, NDI), 1,6-헥사 메틸렌 디이소시아네이트(1,6-hexamethylene diisocyanate, HDI), 이소포른 디이소시아네이트(Isophorone diisocyanate, IPDI)등의 방향족, 지방족, 지환족 디이소시아네이트류와 4,4'4"-triisocyanato-triphenylmethane, tetraisocyanate등의 다관농성이 이소시아네이트가 사용가능한데 본 발명에서는 이소시아네이트기가 3개인 트리이소시아네이트(triisocyanate)류를 사용하였다. 활성 이소시아네이트기의 블로킹 제조에는 페놀(phenol)류, 락탐(lactam)류, 옥심(oxime)류, 트리아졸(triazol), 베타-디카보닐화합물(β-dicarbonyl compounds), 알코올류 등이 사용되고 있으나 본 발명에서는 공업적으로 많이 사용되고 있고 독성이 없는 락탐류를 사용하여 고형분 75%의 접착제를 제조하여 사용하였다.

본 발명자들의 실험에 의하면 베이스 코팅에 첨가되는 첩착제는 베이스 코팅에 사용된 수지 고형분의 5-40%가 적합하였다. 만약 40%이상이 되면 과다한 경화로 인하여 투습성이 감소하고, 5%이하가 되면 접착력이 떨어지는 문제가 생긴다. 메인코팅에 첨가되는 접착제는 베이스 코팅에 첨가된 블로킹제의 10-70%가 적합하였다.

이하 실시예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

나일론 직물(70데니어, 210 T, SBr,△)을 정련, 염색한후 불소계 발수제 2%수용액을 사용하여 발수 가공하고 180℃에서 시례하여 기포로 하였다. 코팅에 사용된 조제는 다음과 같이 준비하였다. 먼저 PAA수지는 NCA법으로 DMF에서 용액 중합도 3000-5000, 점도 30,000±5000 CPS(25℃), 고형분 20%의 PMG수지를 사용하였다. 접착제로는 중합도 500-1000, 점도 2000±5000 CPS(25℃)고형분 75±1%, NCO 함량 13.2±0.5%인 3관능성 폴리 이소시아네이트 100g에 ε-카프로락탐(ε-caprolactam) 28g 및 DMF 15g을 녹인후 80℃에서 2시간 반응시켜 고형분 75%의 접착제를 만들어 사용하였다. 여기에 계면활성제, 아민(amine)계 경화촉진제(고형분 10+1%)등을 첨가하여 하기, Ⅰ,Ⅱ와 같은 코팅용액을 만든후 나이프 코터(Knife coater)를 이용하여 베이스 코팅은 플로우팅 나이프(Floating Knife)방식으로, 메인코팅은 나이프 오버 로울(Knife over roll)방식으로 코팅하여 응고, 수세한 다음 건조, 후발수, 큐어링 등을 실시하여 방수, 투습포를 얻었다. 이코팅 포지의 각종 물성치를 표 Ⅰ에 기재된 바와 같다.

Ⅰ베이스 코팅조성 및 방법

PMG 100g

접착제 6g

경화촉진제 3g

DMF 20g

응고 : 수중에서 상온 10초

건조 : 100℃,5분

도포량 : 30g/yd(wet)

Ⅱ. 메인코팅 조성 및 방법

PMG 수지 100g

음이온 계면활성제 1g

접착제 2g

경화촉진제 1g

응고 : 상온,2분

수세 : 50℃,30분

건조 : 100℃,5분

도포량 : 100g/yd(wet)

후발수

불소계 발수제 6% 수용액으로 페딩(Padding) 한 후 160℃에서 1분간 큐어링해 주었다.

[비교 실시예 1]

실시예 1의 베이스 코팅액 조성중에서 접착제 6g대신에 10g을 사용한 것을 제외하고 동일한 조성과 방법에 의하여 베이스코팅과 메인코팅을 실시화여 투습포를 제조하였다.

[비교 실시예 2]

실시예 1의 베이스 코팅액 조성중에서 접착제를 첨가하지 않은 것을 제외하고 동일한 조성과 방법에 의하여 베이스코팅과 메인코팅을 실시하여 투습포를 제조하였다.

[비교 실시예 3]

실시예 1의 메인 코팅액 조성중에서 접착제를 첨가하지 않은 것을 제외하고 동일한 조성과 방법에 의하여 베이스코팅과 메인코팅을 실시하여 투습포를 제조하였다.

[비교 실시예 4]

실시예 1의 메인 코팅액 조성중에서 접착제를 베이스코팅과 동일하게 6g을 첨가한 것을 제외하고 동일한 조성과 방법에 의하여 베이스코팅과 메인코팅을 실시하여 투습포를 제조하였다.

[비교 실시예 5]

실시예 1에서 베이스 코팅을 플로우팅 나이프 방식으로 베어스 코팅한 후 수중응고를 생략하고 130℃에서 1분간 건조하는 건식으로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 조성과 방법에 의하여 투습포를 제조하였다.

비고, @ : 매우 부드럽다. ○ : 부드럽다. △ : 약간 딱딱하다. × : 딱딱하다.

표 1의 평가항목중 내수입은 KS S 0591(저수압법), 발수도 는 KS K 0590(spray 법), 통기도는 KS K 0570(Frazier 법), 투습도는 JIS Z 0208 B(cup법), 박리강도는 KS K 0533에 준하였고, 촉감은 관능검사에 의해 판정하였다.

Claims (3)

1. 폴리아미노산수지, 음이온 계면활성제 및 극성 유기용제로 된 코팅액을 이용한 습식코팅에 있어서, 내수압과 접착력을 향상시키기 위해 베이스 및 메인 코팅액에 서로 다른 비율의 블로킹된 이소시아네이트 프레폴리머(Blocked Isocyanate Prepolymer 고형분 75%)를 접착제로 첨가하는 것을 특징으로 하는 초투슴성 방수포의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 베이스 코팅에 첨가되는 접착제의 첨가 비율을 수지 고형분의 5-40%로 하는 초투습성 방수포의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 메인코팅에 첨가되는 접착제의 첨가 비율을 제이스 코팅에 첨가된 접착제의 10-70%로 하는 초투습성 방수포의 제조 방법.